變頻調(diào)速能量回饋控制技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)-在線瀏覽
2025-07-31 15:05本頁面
【正文】 l, points out the development trend of inverter energy feedback control technology at last. Keywords : Frequency Converter Energy feedback Regenerative braking PWM control Intelligent Power Module Detecting technology . 1 引言 變頻調(diào)速技術(shù)涉及電子、電工、信息與控制等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。但是，在對(duì)調(diào)速節(jié)能的一片贊譽(yù)中，人們往往忽視了進(jìn)一步挖掘變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能潛力和提高效率的問題。第一個(gè)環(huán)節(jié)是通過變頻調(diào)速技術(shù)及其優(yōu)化控制技術(shù) 實(shí)現(xiàn) 按需供能 ，即在滿足生產(chǎn)機(jī)械速度、轉(zhuǎn)矩和動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求的前提下，盡量減少變頻裝置的輸入能量 。本文討論的就是變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能控制的第二個(gè)環(huán)節(jié)－變頻調(diào)速能量回饋控制技術(shù)。 2 通用變頻器在應(yīng)用中存在的問題 通用變頻器大都為電壓型交 直 交變頻 器。這類變頻器功率因數(shù)高、效率高、精度高、調(diào)速范圍寬，所以在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用。因?yàn)檫@種系統(tǒng)要求電機(jī)四象限運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)減速、制動(dòng)或者帶位能性負(fù)載重物下放時(shí)，電機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)。而以 GTR、IGBT 為代表的全控型器件耐壓較低，過高的泵升電壓有可能損壞開關(guān)器件、電解電容，甚至?xí)茐碾姍C(jī)的絕緣，從而威脅系統(tǒng)安全工作，這就限制了通用變頻器的應(yīng)用范圍。同時(shí)，已見到國外有四象限電壓型交－直－交變頻器及電網(wǎng)側(cè)脈沖整流器等的研制報(bào)道。國內(nèi)在中小容量系統(tǒng)中大都采用能耗制動(dòng)方式，即通過內(nèi)置或外加制動(dòng)電阻的方法將電能消耗在大功率電阻器中，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的四象限運(yùn)行，該方法雖然簡(jiǎn)單，但有如下嚴(yán)重缺點(diǎn) : (1) 浪費(fèi)能量，降低了系統(tǒng)的效率。(3) 簡(jiǎn)單的能耗制動(dòng)有時(shí)不能及時(shí)抑制快速制動(dòng)產(chǎn)生的泵升電壓，限制了制 動(dòng)性能的提高 (制動(dòng)力矩大，調(diào)速范圍寬，動(dòng)態(tài)性能好 )。國內(nèi)關(guān)于能量回饋控制的研究正在進(jìn)行，但基本上都處于實(shí)驗(yàn)階段，目前已經(jīng)見到有關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道，但尚未見這方面產(chǎn)品的報(bào)道。 半控器件型 (晶閘管型 )結(jié)構(gòu) 由于晶閘管的耐壓、耐流、耐浪涌沖擊能力是全控型功率器件所無法比擬的，加之驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路簡(jiǎn)單，價(jià) 格低廉等原因，采用晶閘管構(gòu)成有源逆變電路在七、八十年代獲得人們普遍的研究，即使在現(xiàn)階段也仍有一定的實(shí)際意義。 (1) 可控整流 可控有源逆變型 該方式是人們?cè)缙谘芯康囊环N方案。而當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，隨著直流回路電壓的升高，三相可控整流器被封鎖，三相可控有源逆變器 T1~T6 工作，將能量回饋到電網(wǎng)中，同時(shí)該方式有效的阻 斷了環(huán)流的發(fā)生。 2) 直流回路電壓降低將使常規(guī) 380V交流電機(jī)得不到充分利用。顯然，波形和功率因數(shù)都可得到改 善，升壓變壓器可以切斷上下橋臂產(chǎn)生的直流環(huán)流，同時(shí)為了限制交流環(huán)流以及滿足有源逆變條件在電路中設(shè)置了電抗器，但它又有如下缺點(diǎn) : 1) 增加的變壓器和環(huán)流電抗器使裝置的成本提高、體積增大。由于逆變電流較小，會(huì)使電流斷續(xù)而造成電網(wǎng)電流波形畸變，產(chǎn)生高次諧波，使功率因數(shù)降低。特別是在發(fā)生誤觸發(fā)時(shí)，沒有有效的方法防止有源逆變器 顛覆而產(chǎn)生的短路電流。 1) 多脈寬調(diào)制 (MPWM)方式 采用一個(gè)電抗器和一個(gè)大功率晶體管作為能量暫存環(huán)節(jié)。逆變時(shí)， α900(β900)，一旦交流線電壓降為零，先開通大功率晶體管 Tr，將能量暫時(shí)存在電感 L中，當(dāng)電流達(dá)到 Tr 的 整定值時(shí)，關(guān)閉 Tr，同時(shí)開通 Th，由于電感 L的續(xù)流作用，能量就通過晶閘管 T?~T? 流回電網(wǎng)，周而
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